JP2016121489A - 逆打ち支柱のネジ式機械式継手による接合部の止水方法、及び地下構造物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合部の構造性能が確保され、かつ、止水性が確保されて作業性が向上した、鋼管からなる逆打ち支柱のネジ式機械式継手を提供する。【解決手段】逆打ち支柱（鋼管柱１）のネジ式機械式継手１０による接合部を止水する方法では、ネジ式機械式継手１０の外周面に、雄ネジ５と雌ネジ６との境界１０Ｌを塞ぐように止水テープ１２を貼り付ける。【選択図】図３

Description

本発明は、鋼管からなる逆打ち支柱のネジ式機械式継手による接合部を止水する方法、及び地下構造物の施工方法に関する。

鋼管柱の施工の際に上下の鋼管を接合する方法として、ネジ式機械式継手により接合する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、鋼管杭の施工の際に上下の鋼管をネジ式機械式継手により接合する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−１７４０８８号公報 特開平１１−１０７２７２号公報

ところで、逆打ち支柱を地盤中に建て込む際には、逆打ち支柱を安定液中に浸すことになるところ、逆打ち支柱を特許文献１に記載の鋼管柱とした場合には、ネジ式機械式継手による接合部から鋼管内への安定液の侵入を防止する必要がある。また、鋼管杭についても安定液を満たした掘削孔内に打設する場合があるが、特許文献２に記載の方法では、ネジ式機械式継手による接合部の止水については検討されていない。

また、鋼管からなる逆打ち支柱については、ネジ式機械式継手による接合部の止水性を確保するのみならず、該接合部の構造性能が満足される必要があり、さらには、止水性を確保するための作業が発生する場合にはその作業性を考慮する必要もある。即ち、接合部に溝を形成して該溝にシール材を嵌め込む場合には、接合部に断面欠損が生じることにより、接合部のネジの引張力及び圧縮力の伝達に影響が及ぶ。また、止水材の着脱が生じる場合にはその作業を容易に実施できるようにする必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋼管からなる逆打ち支柱のネジ式機械式継手による接合部の止水性を確保すると共に、接合部の構造性能を確保し、かつ、止水性の確保を目的として実施する作業の作業性を向上させることを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る鋼管からなる逆打ち支柱のネジ式機械式継手による接合部を止水する方法は、前記ネジ式機械式継手の外周面に、雄ネジと雌ネジとの境界を塞ぐように止水テープを貼り付けることを特徴とする。

また、本発明に係る地下構造物の施工方法は、ネジ式機械式継手による接合部を有する鋼管柱を備える地下構造物を施工する方法であって、坑を掘削する工程と、前記坑の上で鋼管を前記ネジ式機械式継手により接合し、該ネジ式機械式継手を前記坑内に挿入する前に、止水テープを、前記ネジ式機械式継手の雄ネジと雌ネジとの境界を塞ぐように貼り付ける工程と、前記鋼管を前記ネジ式機械式継手により接合してなる前記鋼管柱の建込みが完了した後に、前記坑内を埋め戻す工程と、前記坑内を埋め戻した後に、地盤の掘削を実施すると共に地下工事を実施する工程と、地盤から表出した前記ネジ式機械式継手から前記止水テープを取り外し、前記鋼管柱の仕上げを実施する工程とを備える。

本発明によれば、鋼管からなる逆打ち支柱のネジ式機械式継手による接合部の止水性を確保すると共に、接合部の構造性能を確保し、かつ、止水性の確保を目的として実施する作業の作業性を向上させることができる。

一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱を示す立面図（部分断面図）である。 ネジ式機械式継手を示す断面図である。 坑内に建て込まれた鋼管柱のネジ式機械式継手を示す立面図である。 本実施形態に係る実験装置の概略を示す図である。 実験結果をまとめた表である。 実験の概要を示す図である。 実験結果をまとめた表である。 ＣＦＴ柱を備える地下構造物を施工する手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る鋼管柱２を示す立面図（部分断面図）である。この図に示すように、鋼管柱２は、坑７内に建て込まれた逆打ち支柱であり、複数の鋼管柱１がネジ式機械式継手１０により接合されて杭３に達する長さとなっている。

ネジ式機械式継手１０は、互いに螺合する雄ネジ５と雌ネジ６とを備える。雄ネジ５は、各鋼管柱１の下端に設けられ、雌ネジ６は、各鋼管柱１の上端に設けられており、雄ネジ５と雌ネジ６とが締結されることにより、上下の鋼管柱１が接合されている。

図２は、ネジ式機械式継手１０を示す断面図である。この図に示すように、ネジ式機械式継手１０の雄ネジ５は、鋼管柱１の下端に溶接等により固定され、雌ネジ６は、鋼管柱１の上端に溶接等により固定されている。ここで、雄ネジ５と雌ネジ６とは、ショルダー面５Ａ、６Ａが接触すると共にロード面５Ｂ、６Ｂが接触した状態で締結されている。これにより、ロード面５Ｂ、６Ｂにおいて雄ネジ５と雌ネジ６との間での引張力の伝達が行われると共に、ショルダー面５Ａ、６Ａにおいて雄ネジ５と雌ネジ６との間での圧縮力の伝達が行われる。

図３は、坑７内に建て込まれた鋼管柱２のネジ式機械式継手１０を示す立面図である。この図に示すように、止水テープ１２を、ネジ式機械式継手１０の外周面に、雄ネジ５と雌ネジ６との境界１０Ｌの全周を塞ぐように貼り付けた状態で、鋼管柱２を安定液が満たされた坑７内に建て込む。なお、鋼管柱２が建てられた地下部分の掘削が実施された後には、止水テープ１２は、柱の仕上げを行うためにネジ式機械式継手１０から取り外される。

ここで、鋼管柱２は安定液が満たされた坑７内に所定期間存置されるところ、当該所定期間、止水テープ１２による止水性能を維持する必要がある。そこで、本工事に先立って、止水テープ１２による止水性能を確認する実験を実施したので、以下説明する。

まず、５種類の止水テープ（図５の表参照）の耐水性能を確認する実験を実施した。図４は、本実施形態に係る実験装置１００の概略を示す図である。この図に示すように、実験装置１００は、水槽１０２と、空気抜きパイプ１０４と、圧力変換器１０６と、水圧ポンプ１０８、計測器１１０とを備えている。水槽１０２は、鋼管の上下を鋼板で閉塞したものであり、試験体としてのネジ式機械式継手１０´を収容する。この水槽１０２の上部には、空気抜きパイプ１０４と圧力変換器１０６とが設けられ、水槽１０２の側部には、水圧ポンプ１０８が設けられている。

実験装置１００では、水圧ポンプ１０８による水槽１０２内の水圧の上昇、と空気抜きパイプ１０４による水槽１０２内の水圧の低下とが実施されることにより、水槽１０２内の水圧が調整される。圧力計変換器１０６から計測器１１０へ水槽１０２内の水圧の計測信号が出力され、計測器１１０は、計測信号に応じた計測値を導出する。

本実験では、紙片１４を幅が５０ｍｍの５種類の止水テープ１２´の接着面に貼り付けて、該５種類の止水テープ１２´をネジ式機械式継手１０´の外周面に貼り付けた。そして、該ネジ式機械式継手１０´を水槽１０２内に収容して、水槽１０２の水圧を地下６０ｍの深度を想定した値（０．６ＭＰａ）に設定し、当該養生状態を１週間継続した。

その後、止水テープ１２´を剥がして紙片１４が濡れているか否かを確認したところ、濡れているものと濡れていないものがあった。そこで、紙片１４が濡れている場合に対応する止水テープ１２´に漏水があり、紙片１４が濡れていない場合に対応する止水テープ１２´に漏水がなかったと判定した。

図５は、本実験の結果をまとめた表である。この表に示すように、片面にアルミ箔を積層して気密化した試験体Ｎ０．２（商品名エースクロス０３１、光洋化学株式会社製、粘着力４４．１Ｎ／２５ｍｍ、アクリル系接着剤）のみ漏水が生じず、他の試験体Ｎｏ．１、３〜５については漏水が生じることが確認された。

次に、ネジ式機械式継手１０の止水性を確認する実験を実施したので以下説明する。図６に示すように、本実験でも実験装置１００を使用し、試験体としての直径φ８００ｍｍのネジ式機械式継手１０´を水槽１０２内に収容して、水槽１０２の水圧を地下６０ｍの深度を想定した値（０．６ＭＰａ）に設定し、当該養生状態を所定期間継続した。その後、ネジ式機械式継手１０´の内部への漏水の有無を確認した。

図７は、本実験の結果をまとめた表である。この表に示すように、本実験では、止水テープ１２を貼り付けない状態のＣａｓｅ１〜７と、試験体Ｎｏ．２の止水テープ１２を貼り付けた状態のＣａｓｅ８とについて止水性能を確認した。

Ｃａｓｅ１では、養生期間を１時間、導入トルクを５０ｋＮ・ｍとしたところ、ネジ式機械式継手１０´の内部への漏水が確認された。Ｃａｓｅ２では、養生期間を２時間、導入トルクを８０ｋＮ・ｍとしたところ、ネジ式機械式継手１０´の内部への若干の漏水が確認された。Ｃａｓｅ３では、養生期間を２時間、導入トルクを９０ｋＮ・ｍとしたところ、ネジ式機械式継手１０´の内部への漏水は確認されなかった。Ｃａｓｅ４では、養生期間を２時間、導入トルクを１００ｋＮ・ｍとしたところ、ネジ式機械式継手１０´の内部への漏水は確認されなかった。Ｃａｓｅ５では、養生期間を２時間、導入トルクを１２０ｋＮ・ｍとしたところ、ネジ式機械式継手１０´の内部への漏水は確認されなかった。Ｃａｓｅ６では、養生期間を３日間、導入トルクを１００ｋＮ・ｍとしたところ、ネジ式機械式継手１０´の内部への漏水は確認されなかった。Ｃａｓｅ７では、養生期間を７日間、導入トルクを１００ｋＮ・ｍとしたところ、ネジ式機械式継手１０´の内部への漏水が確認された。

即ち、養生期間が２時間までであれば、導入トルクを９０ｋＮ・ｍ以上とすることによりネジ式機械式継手１０´の内部への漏水を防止できることが確認された。一方、養生期間が約７日間になると、導入トルクを１００ｋＮ・ｍにした場合でも、ネジ式機械式継手１０´の内部への漏水を防止できないことが確認された。

それに対して、試験体Ｎｏ．２の止水テープ１２を貼り付けたＣａｓｅ８では、養生期間を７日間、導入トルクを５０ｋＮ・ｍとした場合でも、ネジ式機械式継手１０´の内部への漏水を防止できることが確認された。

また、試験体Ｎｏ．２の止水テープ１２については、ネジ式機械式継手１０´に貼り付ける際、及びネジ式機械式継手１０´から剥がす際の施工性に問題ないことが確認された。

以上説明したように、本実施形態に係る鋼管からなる逆打ち支柱（鋼管柱２）のネジ式機械式継手１０による接合部を止水する方法では、ネジ式機械式継手１０の外周面に、雄ネジ５と雌ネジ６との境界１０Ｌを塞ぐように止水テープ１２を貼り付ける。これによって、ネジ式機械式継手１０による上記接合部の止水性を確保できると共に、該接合部に断面欠損を生じさせることなく該接合部の構造性能を満足させることができ、さらには、最終的に柱の仕上げを行うために、止水テープ１２を取り外す必要があるところ、止水シール１２の着脱作業を容易に実施できる。

特に、本実施形態では、止水テープ１２を、粘着力が４４．１Ｎ／ｍｍ、接着剤がアクリル系粘着剤、幅が５０ｍｍでアルミ箔が片面に積層されたものとしたことによって、より確実に上記接合部の止水性を確保できると共に、止水テープ１２の着脱作業の作業性を向上できる。

図８は、コンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ柱）を備える地下構造物を施工する手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る地下構造物の施工方法では、まず、坑７を掘削して杭３を構築する（ステップ１、共に図１参照）。次に、鋼管柱２を坑７内に建て込む（ステップ２、３）。本工程では、地上で鋼管柱１をネジ式機械式継手１０により接合することで鋼管柱２を延長させる。ここで、まず、鋼管柱１をネジ式機械式継手１０により接合し（ステップ２）、それからネジ式機械式継手１０を坑７内に挿入する前に、上述の止水テープ１２を、ネジ式機械式継手１０の雄ネジ５と雌ネジ６との境界１０Ｌを塞ぐように貼り付ける（ステップ３）。

そして、鋼管柱１が杭３に達する長さまで延長されることで鋼管柱１の建込みが完了すると、坑７内を埋め戻す（ステップ４）。その後、鋼管柱１内にコンクリートを充填することによりＣＦＴ柱を構築する（ステップ５）。

次に、地盤の掘削を実施しながら地下工事を実施する（ステップ６）。その後、止水テープ１２をネジ式機械式継手１０から取外し（ステップ７）、ＣＦＴ柱の仕上げを実施する（ステップ８）。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

１ 鋼管柱、２ 鋼管柱、３ 杭、５ 雄ネジ、５´ 雄ネジ、５Ａ ショルダー面、５Ｂ ロード面、６ 雌ネジ、６´ 雌ネジ、６Ａ ショルダー面、６Ｂ ロード面、７ 坑、１０ ネジ式機械式継手、１０Ｌ 境界、１０Ｌ´ 境界、１２ 止水テープ、１４ 紙片、１００ 実験装置、１０２ 水槽、１０４ 空気抜きパイプ、１０６ 圧力計変換器、１０８ 水圧ポンプ、１１０ 計測器

Claims (2)

1. 鋼管からなる逆打ち支柱のネジ式機械式継手による接合部を止水する方法であって、
   前記ネジ式機械式継手の外周面に、雄ネジと雌ネジとの境界を塞ぐように止水テープを貼り付けることを特徴とする逆打ち支柱のネジ式機械式継手による接合部の止水方法。
2. ネジ式機械式継手による接合部を有する鋼管柱を備える地下構造物を施工する方法であって、
   坑を掘削する工程と、
   前記坑の上で鋼管を前記ネジ式機械式継手により接合し、該ネジ式機械式継手を前記坑内に挿入する前に、止水テープを、前記ネジ式機械式継手の雄ネジと雌ネジとの境界を塞ぐように貼り付ける工程と、
   前記鋼管を前記ネジ式機械式継手により接合してなる前記鋼管柱の建込みが完了した後に、前記坑内を埋め戻す工程と、
   前記坑内を埋め戻した後に、地盤の掘削を実施すると共に地下工事を実施する工程と、
   地盤から表出した前記ネジ式機械式継手から前記止水テープを取り外し、前記鋼管柱の仕上げを実施する工程と
   を備える地下構造物の施工方法。